Les horloges hydrauliques
Origine:
Pour mesurer l'écoulement du temps, les Grecs de l'époque classique utilisèrent la clepsydre, simple vase percé dans sa partie inférieure d'un trou par lequel s'écoulait l'eau contenue dans le récipient. La durée de l'écoulement variant, bien entendu, au gré de l'opérateur en fonction du diamètre de l'orifice et de la quantité du liquide à évacuer. Ainsi cet écoulement ne suppose aucune corrélation avec la marche du temps solaire et en est complètement indépendante.
Cet appareil, simple dans son principe, était susceptible de rendre des services très variés.
Dans les tribunaux, la clepsydre, hantise des orateurs prolixes, impartissait à chacun son temps de parole, proportionnel à l'importance des débats.
Dans la vie militaire, la clepsydre fixait le moment de la relève des sentinelles.
La clepsydre servait aussi aux savants pour déterminer la durée de leurs expériences ou de leurs observations.
C'est en réalité dès l'époque alexandrine, qu'apparut l'idée d'appliquer le principe de la clepsydre à la mesure des heures diurnes (les cadrans solaires tant inutilisables par temps couvert) Et là, surgissait une difficulté grave: comment adapter un écoulement constant à la détermination des heures dont la durée, en valeur absolue, variait d'un jour à l'autre? Deux procédés furent imaginés:
1-Le débit de l'eau demeurant invariable, le récipient inférieur fut muni d'un flotteur à tige portant à son extrémité une aiguille apte à se déplacer de bas en haut devant un cylindre. Ce dernier porte sur sa surface latérale, tracées verticalement plusieurs série de divisions horaires d'écartement différent. Chaque série correspondait à un mois. Ainsi, il suffit de faire pivoter le cylindre pour amener, en face de l'aiguille, une série de graduations appropriée à tel ou tel mois.
D'autres instruments, plus complexe (horloges anaphoriques) remplaçaient l'aiguille et le cylindre par un disque vertical où était figurée une projection de la sphère céleste, avec l'écliptique et les différentes positions du soleil. Ce disque tournait en 24 heures derrière un réseau de graduations correspondant aux lignes horaires. Ainsi cette horloge nous indique à la fois les heures diurnes et nocturnes, les levers et les couchers des astres et les positions du soleil au long du zodiaque. Un fragment du disque de l'époque romaine a confirmé exactement la description faite par Vitruve.
2 - Il fut question aussi de faire varier le débit de l'eau parallèlement à la différence de longueur des heures ( la graduation du cylindre étant alors la même pour l'année entière). ce qui se réalisa, soit à l'aide d'une sorte de robinet à pointeau, assez imprécis, soit au moyen d'un dispositif plus ingénieux où l'orifice d'écoulement du récipient supérieur n'était pas toujours au même niveau, ce qui, en faisant varier la pression de l'eau, faisait varier aussi son débit.
Une telle régulation permettait d'adjoindre au cylindre indicateur des dispositifs automatiques déclenchant à chaque heure des avertisseurs sonores ou des figurines animées, qui enchantèrent le public antique jusqu'à l'aube du moyen âge. Par ces techniques sophistiquées les mécaniciens alexandrins étaient passés maître.
C'est ainsi que la clepsydre a dépassé les limites de sa simplicité pour donner naissance à de véritables horloges à eau mesurant, avec pas mal de précision les heures diurnes et nocturnes.
Horloge à eau attribuée à Archimède:
Origine du traité
C'est un traité existant seulement en arabe auquel se réfèrent Ibn al-Nadim, Radwan al-Sa'ati et Al-jazari. Bien qu'attribué à Archimède, il semble être un condensé des idées grecques, iraniennes, byzantines et islamiques avec seulement les deux premières sections décrivant une machine à eau et le lancement de boules , qui pourraient être l'oeuvres d'Archimède. Voici ce qu'en écrit Donald Hill après avoir examiné toutes les conjectures:
" Nous devons prendre en compte que l'ensemble des écrivains arabes attribue à Archimède les deux premières sections c'est-à-dire la machinerie hydraulique et l'échappement des boules, que les dispositifs ressemblent à ceux de Philon et que le traité est dédié à Mauristaun/Ariston que Donald Hill note la transmission des idées persanes dans le monde hellénistique. Je crois donc que le traité peut avoir été construit de la façon suivante: l'invention du mécanisme de base et un seul des dispositifs d'enregistrement du temps sont dus à Archimède puis intégrés à un traité étendu par Philon qui ajouta la section trois et quatre...Les sections cinq , six et sept ont dû être ajoutées par un artizan byzantin familier des idées persanes ou par un iranien. les section huit et neuf ont pu être ajoutées à n'importe quel moment par un artisan vraisemblablement arabe et familier des idées de Philon..."
Dans le journal asiatique, série 8 tome 17 1897, nous trouvons la traduction du texte arabe faite par le Baron carra De vaux
"L'appareil se compose de trois caisses en cuivre superposées. Celle du milieu est cylindrique; on y met de l'eau qui sort lentement par un tuyau latéral; sur l'eau en est un flotteur hémisphérique en cuivre appelée, dubbah,(دبة) qui descend à mesure qu'elle s'écoule, d'une vitesse uniforme, et dont le mouvement est transmis, par l'intermédiaire d'une chaîne, à une grande poulie située dans la caisse supérieure. pour ces motifs, la caisse du milieu porte le nom de caisse de la dubbah, celle du haut, de caisse de la poulie. L'eau trouve à la base de la caisse de la dubbah un tuyau horizontal dirigé vers l'extérieur et muni à son extrémité d'un orifice évasé tourné vers le sol. Dans cet orifice vient s'appliquer un bouton porté par le plan supérieur d'un autre flottuer, Awama(عوامة). L'eau sur laquelle se tient ce flotteur est contenue dans une sorte de seau, Rub`(ربع) semblable au rub' qui sert de mesure de capacité pour les matières sèches; elle n'est autre que celle qui sort de l'orifice du tuyau, autour du bouchon du flotteur, et celle qui s'échappe ensuite goutte à goutte, par un appareil de réglage qui permet de faire varier sa vitesse d'écoulement. Le réglage est obtenu au moyen d'un tuyau sortant horizontalement du seau, puis coudé; la partie coudée peut tourner autour de la partie horizontale comme axe, devant un demi-cercle divisé, sur lequel sont inscrits les douze signes du zodiaque. Le Cancer en haut, le Sagittaire et le capricorne aux deux extrémités; ce tuyau mobile est percé d'un petit trou et muni d'un index. Les jours les plus longs de l'année ayant lieu quand le soleil est dans le signe du Cancer, on amènera à cette époque, l'index du tuyau mobile devant le segment du demi-cercle qui porte ce signe, c'est-à-dire qu'on placera le tuyau verticalement; le petit orifice sera le plus élevé possible; la distance verticale de son niveau à celui de l'eau dans le seau sera plus petite, donc la charge la plus faible. Il en résulte que l'écoulement sera plus lent pour cette position de l'index que pour tout autre.
On comprend d'ailleurs que l'eau ne sorte pas plus vite de la caisse de la dubbah que de l'appareil de réglage, car l'orifice par lequel elle tombe dans le seau est plus large que celui par lequel elle en sort; le niveau tend donc à monter le seau, le flotteur s'élève , son bouton s'applique contre l'évasement de l'orifice et le bouche; l'eau cesse alors de tomber dans le seau, le niveau baisse, le flotteur redescend, l'orifice est ouvert et l'eau à de nouveau passage. Ces alternatives indéfiniment répétées entretiennent dans le seau un niveau constant et règlent le mouvement du liquide à la sortie du réservoir de la dubbah sur son mouvement à la sortie du seau; or ce dernier est uniforme, pour chaque position du tuyau mobile, puisque la charge est constante. Donc le mouvement de l'eau sous la dubah, de la dubah et de la poulie, est uniforme. Si l'on abaisse le tuyau mobile à droite ou à gauche de sa position verticale, le petit orifice devient plus distant du niveau de l'eau dans le seau, la charge augmente, et par suite aussi la rapidité d'écoulement. Toute l'eau doit s'écouler dans l'espace d'un jour compté depuis le lever jusqu'au coucher du soleil et partagé en douze heures. La vitesse doit varier avec la longueur des jours, et le tuyau mobile avoir une position convenable pour chaque étape du soleil dans le zodiaque. C'est la position qu'indique le demi-cercle divisé.
On placera donc, pour compter les douze heures du jour, l'index sur le signe du zodiaque que traverse actuellement le soleil, et pour compter les douze heures de la nuit, on le tournera de 90 degrés. L'eau tombe de l'orifice du tuyau mobile sur une sorte de poêle, et se rend de là dans la caisse inférieure où elle séjourne et que l'on appelle pour cette raison caisse de la mare.
Ayant ainsi obtenu un écoulement de l'eau régulier et dont il peut faire varier la vitesse dans une mesure utile, l'auteur adapte à son appareil un mécanisme destiné à compter les heures passées depuis la mise en marche."
Voir ces mécanismes dans l'article:" histoire des automates "
http://kotsanas.com/fr/exh.php?exhibit=0204006 ( voir le mouvement dans ce vidéo)
L'horloge de Ctésibios
Cette description est faite par H Dubois dans son ouvrage "histoire de l'horlogerie"
La figure (AA) montre l'extérieur de l'horloge
Cette machine consiste en une colonne qui tourne sur son piédestal, lequel fait son tour en un an.- 
Sur cette colonne il y a des lignes perpendiculaires qui marquent les mois, et des lignes horizontales indiquant les heures. A l'un des côtés de la colonne, on a placé la figure d'un enfant, qui laisse couler goutte à goutte l'eau de la clepsydre:Cette eau, étant tombée dans l'intérieur de la machine par un conduit long et étroit, y monte insensiblement et l'emplit; alors, par le moyen d'un morceau de liège qui flotte sur l'eau, une autre petite figure s'élève peu à peu, avec le liège qui la supporte; et, à l'aide d'une baguette qu'elle tient à la main droite, elle indique, sur la colonne, les différentes heures qui s'y trouvent marquées. La figure (BB) de gauche fait voir l'intérieur de la machine: (A) est le tuyau où l'eau monte dans la figure de l'enfant, qui laisse tomber de ses yeux dans le carré (M), d'où elle passe par le trou qui est auprès de (M) pour aller vers (B) tomber dans le conduit carré, long et étroit, marqué (BCD).
Dans ce conduit est le morceau de liège (D) qui, flottant sur l'eau avec elle, lève la petite colonne (CD) qui hausse progressivement l'enfant qu'elle soutient et qui montre les heures. Lorsque, pendant vingt quatre heures, l'eau a rempli le tuyau long et étroit, et aussi celui (FB), qui fait une partie du siphon (FBE), elle se vide par la partie (BE), et tombe sur le moulin (K), qui étant composé de six caisses, fait son tour en six jours.
Le pignon (N); qui lui est attaché, a six dents et donne l'impulsion à la roue (I), qui en a soixante, laquelle gouverne le pignon (H), qui a dix dents pour mettre en mouvement la roue (GO) qui ayant soixante, laquelle gouverne le pignon (H) , qui a dix dents pour mettre en mouvement la roue (GO), qui , ayant soixante et une dents, fait son tour en 366 jours.
Or, cette dernière roue (GO), par le moyen de son pivot (OL), fait tourner la colonne (L) sur laquelle les signes, les heures et les mois sont marqués; en sorte que, la colonne faisant tous les jours un soixante-sixième partie de son tour, elle met en regard du bout de la baguette de la petite figure, une des lignes, divisée en 24 parties par d'autres lignes, tracées horizontalement, suivant les proportions que les heures du jours et de la nuit avaient anciennement les unes à l'égard des autres.